Chemiczny wulkan! 

Ter­micz­ny roz­kład z efek­tem erup­cji

Wul­ka­ny. Nie­bez­piecz­ne ale i wido­wi­sko­we. Nisz­czy­ciel­skie, ale też życio­daj­ne. Jak­by nie spoj­rzeć, budzą gro­zę i zain­te­re­so­wa­nie.

W naszym domo­wym labo­ra­to­rium może­my wyko­nać kil­ka che­micz­nych wul­ka­nów. Tu pre­zen­tu­je­my opis przy­go­to­wa­nia i wyko­na­nia wul­ka­nu, któ­ry wyglą­da iście … wul­ka­nicz­nie. W trak­cie demon­stra­cji wul­kan pło­nie praw­dzi­wym pło­mie­niem przy czym wyrzu­ca w powie­trze kłę­by dymu i obco wyglą­da­ją­ce­go zie­lo­ne­go prosz­ku.  Wszyst­ko to trwa sto­sun­ko­wo dłu­go; w zależ­no­ści od ilo­ści sub­stra­tów wul­kan może się palić nawet kil­ka minut!

UWAGA, BO TO BARDZO WAŻNE: Mate­ria­łem sto­so­wa­nym w tym poka­zie jest dichromian(VI) amo­nu. Bada­nia wyka­za­ły, że dichromian(VI) amo­nu jest rako­twór­czy (związ­ki chromu(VI) w ogól­no­ści są). To doświad­cze­nie powi­nien wyko­ny­wać tyl­ko dobrze przy­go­to­wa­ny che­mik; oso­ba z odpo­wied­nią wie­dzą i doświad­cze­niem, któ­ra prze­pro­wa­dzi doświad­cze­nie odpo­wie­dzial­nie.

Materiały:

    • dichromian(VI) amo­nu, (NH4)2Cr2O7
    • ręka­wicz­ki gumo­we (!)
    • folia alu­mi­nio­wa lub pia­sek
    • wata baweł­nia­na
    • łyżecz­ka do spa­lań
    • wstąż­ka magne­zo­wa
    • kol­ba okrą­gło­den­na 2000 ml
    • kol­ba stoż­ko­wa 2000 ml
    • balon winiar­ski 25 litrów

Przygotowanie, wykonanie i uwagi:

Przy­go­to­wa­nie sprzę­tu: Ponie­waż sto­so­wa­ny zwią­zek jest nie­bez­piecz­ny dla zdro­wia, nale­ży pod­jąć szcze­gól­nie środ­ki ostroż­no­ści pod­czas prze­pro­wa­dza­nia poka­zu. Naj­lep­szym spo­so­bem na zade­mon­stro­wa­nie wul­ka­nicz­ne­go efek­tu roz­kła­du (NH4)2Cr2O7 jest umiesz­cze­nie odpo­wied­niej ilo­ści w szkla­nym naczy­niu, z któ­re­go nie będą mogły wydo­stać się nie­bez­piecz­ne sub­stan­cje.

Dosko­na­le spraw­dzi się duża (jak naj­więk­sza) kol­ba okrą­gło­den­na lub stoż­ko­wa; cie­ka­wą i sku­tecz­ną alter­na­ty­wą może być duży balon winiar­ski. W wybra­nym naczy­niu nale­ży na dnie umie­ścić izo­la­cję ter­micz­ną; może to być suchy syp­ki pia­sek lub kil­ka warstw folii alu­mi­nio­wej. Waż­ne, aby war­stwa ta izo­lo­wa­ła szkło przez bez­po­śred­nim kon­tak­tem z pło­ną­cym dichro­mia­nem. Na taką war­stwę nale­ży nasy­pać, uży­wa­jąc lej­ką i cien­kiej pla­sti­ko­wej rur­ki, kil­ka­dzie­siąt gra­mów kry­sta­licz­ne­go dichro­mia­nu (lepiej aby był drob­no­kry­sta­licz­ny, niż zmie­lo­ny na pył). Tak przy­go­to­wa­ne naczy­nie nale­ży zatkać zwit­kiem waty baweł­nia­nej.

Prze­pro­wa­dze­nie poka­zu: Pokaz pole­ga na obser­wa­cji ter­micz­ne­go roz­kła­du dichro­mia­nu. W tym celu reak­cje nale­ży zaini­cjo­wać. Ist­nie­je kil­ka moż­li­wo­ści: kol­bę moż­na pod­grzać punk­to­wo pal­ni­kiem  lub umie­ścić w naczy­niu frag­ment wstąż­ki magne­zo­wej (opusz­czo­nej na łyżecz­ce do spa­lań). Gdy tyl­ko reak­cja zosta­nie zaini­cjo­wa­na, będzie dalej prze­bie­gać samo­rzut­nie.

W efek­cie, w kol­bie poja­wią się duże ilo­ści prze­pięk­nych poma­rań­czo­wych iskier; sam dichro­mian zacznie ule­gać prze­mia­nie w zie­lo­ny puszy­sty pro­szek, a cała kol­ba napeł­ni się  w koń­cu groź­nie wyglą­da­ją­cym “wul­ka­nicz­ny­mi wyzie­wa­mi”.

Po zakoń­czo­nym doświad­cze­niu, wszyst­kie pozo­sta­łe pro­duk­ty nale­ży umie­ścić w szczel­nym pla­sti­ko­wym opa­ko­wa­niu i odpo­wied­nio zuty­li­zo­wać (sku­tecz­na meto­da, wyma­ga zre­du­ko­wa­nia całe­go chromu(VI) do chromu(III); przy­kład sku­tecz­nej meto­dy to reduk­cja za pomo­cą meta­licz­ne­go żela­za (opis meto­dy w j. ang.)).

Wyjaśnienie, równania i wnioski:

Dichromian(VI) amo­nu to popu­lar­ny odczyn­nik sze­ro­ko sto­so­wa­ny w róż­nych gałę­ziach prze­my­słu, nie tyl­ko che­micz­ne­go. Wie­le ze swo­ich wła­ści­wo­ści zawdzię­cza fak­to­wi, iż jon dichro­mia­no­wy cechu­je się wła­ści­wo­ścia­mi sil­nie utle­nia­ją­cy­mi. Co cie­ka­we, każ­da czą­stecz­ka związ­ku, zawie­ra tak­że (aż) dwa jony amo­no­we, o wła­ści­wo­ściach redu­ku­ją­cych. Taka mie­szan­ka, spra­wia, że zwią­zek ten jest po pro­stu nie­sta­bil­ny.

Pod wpły­wem ogrze­wa­nia i to cał­kiem nie­znacz­ne­go (temp. roz­kła­du to oko­ło 100 st. C), dichromian(VI) ule­ga gwał­tow­ne­mu roz­kła­do­wi z wydzie­la­niem dużej ilo­ści zie­lo­ne­go tlen­ku chromu(III) i pro­duk­tów gazo­wych:

(NH4)2Cr2O7 → Cr2O3 + N2↑ + 4H2O↑

Rów­na­nie to jest zwię­złe i ele­ganc­kie, jed­nak bada­nia nauko­we wyka­za­ły, że pro­ces wca­le nie jest aż taki pro­sty. Obser­wa­cje mikro­sko­po­we, wyka­za­ły, że roz­kład nie zacho­dzi jed­no­rod­nie w całej prób­ce. Gdy­byś przyj­rzał się krysz­tał­kom z bli­ska, zaob­ser­wo­wał­byś, że przed prze­mia­ną w ziel­ny tle­nek, ciem­nie­ją i topią się. Zwią­za­ne jest to z eta­po­wym roz­kła­dem; naj­pierw czą­stecz­ka (NH4)2Cr2O7 tra­ci jed­ną czą­stecz­kę amo­nia­ku, a dopie­ro póź­niej kolej­ną przy czym powsta­ją związ­ki pośred­nie typu: Cr3O2−, itd. Dodat­ko­wo, w związ­ku z dość gwał­tow­nym prze­bie­giem reak­cji cześć sub­stra­tu jest pory­wa­na w górę wraz z powsta­ją­cym tlen­kiem chromu(III). Dla­te­go jesz­cze raz pamię­taj, choć zie­lo­ny tle­nek chro­mu (tzw. zie­leń chro­mo­wa) nie jest groź­ny to jest on sil­nie zanie­czysz­czo­ny dichromianem(VI), któ­ry… prze­trwał los jaki mu zgo­to­wa­łeś!

UWAGA KOŃCOWA: Dichromian(VI) amo­nu podob­nie jak i azo­tan amo­nu może być sto­so­wa­ny jak mate­riał piro­tech­nicz­ny. Ozna­cza to, że w okre­ślo­nych oko­licz­no­ściach może po pro­stu eks­plo­do­wać. Nie wol­no go prze­cho­wy­wać w zamknię­tych pojem­ni­kach, a tak­że dopro­wa­dzać do inte­rak­cji z reduk­to­ra­mi. 

Opra­co­wa­nie opi­su: dr Patryk Zale­ski-Ejgierd / Zdję­cia: Inter­net + YouTu­be

1024px-Ammonium-dichromate-sample
TanBewitchedAntarcticgiantpetrel-mobile
maxresdefault-1
32
1280px-Ammooniumdikromaadi_põlemine-e1559520017521

Produkty dostępne w naszym sklepie:

Chcesz być na bieżąco z nowymi pokazami i projektami? Nic prostszego, polub naszą stroną na Facebooku!

Z góry dziękujemy 🙂

Updating…
  • Brak produktów w koszyku.